常用铝及铝合金的热处理和质量对策（上）

产量仅次于钢铁产量的铝及铝合金,在国民经济建设中有举足轻重的作用。由于铝的密度仅有2.7g/cm~3,约为铁的1/3,重量轻、塑性好、比强度高、导电性及导热性良好、熔化温度低,其表面极易与空气中的氧形成致密而均匀坚固的氧化膜,可阻止对其基体的再氧化,放抗蚀性很好,且具有良好的工艺性能,可进行冲压、引伸、焊接、锻造、铆接、热加工及冷加工     

泡沫铝材料的阻尼机制

采用空气加压渗流工艺制备了孔直径为0.8~1.4 mm、孔体积分数高达76%的宏观孔开孔泡沫铝材料,采用多功能内耗仪测试了泡沫铝在不同温度、不同频率和不同振幅下的内耗谱特征,研究了泡沫铝的阻尼性能,分析了其阻尼机制。结果表明:泡沫铝主要有三种阻尼机制,一是孔周围的应力集中和模式转换,二是孔洞/金属基体界面处由于动力学模量相差很大而使机械能转化为热能,三是孔洞发生不均匀的膨胀或畸变使外加应变能耗散为热能。     

泡沫铝/纳米环氧树脂新型复合材料设计

介绍了新型功能材料泡沫铝的发展现状，在其基础上，依据功能结构一体化思路，提出设计泡沫铝/纳米环氧树脂新型复合材料，并对其性能进行了预测。     

无需增黏熔体发泡法制备泡沫铝及其压缩性能

以CaCO3为发泡剂,加入基体质量1.0%~3.0%的镁,在不使用增黏剂的情况下采用熔体发泡法制备出了孔结构均匀、孔隙率在62.4%~84.0%的泡沫铝,研究了镁的添加对铝熔体发泡效果的影响,最后考察了泡沫铝的压缩性能。结果表明:在铝熔体中添加适量的镁有利于形成孔结构均匀的泡沫铝,CaCO3与熔体发生产气反应后,产生的金属氧化物颗粒对铝熔体有增黏作用,可以提高熔体黏度,并可以存在于胞壁中,有利于小孔径胞孔的形成;但泡沫铝胞壁中存在的大量微孔会导致泡沫铝压缩性能降低。     

碳化硅增强泡沫铝层合圆管的制备及力学性能研究

用熔体发泡法制备了碳化硅颗粒增强泡沫铝样品，分析了碳化硅增强泡沫铝在准静态压缩条件下的变形行为。用不锈钢圆管为面板，碳化硅颗粒增强泡沫铝为夹芯制备层合圆管，研究了层合圆管在准静态压缩条件下的变形行为和能量吸收性能。研究表明：碳化硅颗粒增强泡沫铝的屈服强度在5～12MPa之间，对泡沫铝材料的力学性能有明显的增强作用；层合圆管在保持泡沫铝轻质、高吸能效率的同时，大幅度提高了吸能能力；碳化硅增强泡沫铝层合圆管的压缩屈服应力达到45MPa，平台应力达到40MPa，具有优良的吸能性能。     

温度对不锈钢/铝/不锈钢层状材料轧制复合行为的影响

研究了热轧复合不锈钢／铝／不锈钢层状材料的粘结行为，采用剥离试验、OM、SEM及EDAX等研究了坯料加热温度对界面粘结强度及特征的影响规律。结果表明：在523～773K范围内，粘结强度随着温度的升高而明显增加；温度低于523K时，铝／钢界面为机械结合状态，粘结强度低于7．8Nmm^-1，剥离断口位于其初始界面；温度高于673K后，界面达到近冶金结合状态，粘结强度超过20．3Nmm^-1,剥离断口几乎位于铝基体而非初始界面。钢层变形远小于铝层变形，界面两侧金属剪切流动导致的新表面接触及扩散行为是促使界面粘结的主要机制。     

闭孔泡沫纯铝的导热性能

采用隔热测试仪研究了闭孔泡沫纯铝的孔隙率和孔径对其导热性能(导热系数)的影响.结果表明:闭孔泡沫纯铝的导热性能受传导、对流、辐射三者的综合影响;孔隙率为83.2%～91.0%的闭孔泡沫纯铝的导热系数随孔隙率的增大而减小,而孔径对导热系数的影响没有一定规律;在孔隙率为83.2%～91.0%、孔径为2.5～5.3 mm时,闭孔泡沫纯铝的导热系数在常温下为0.297～0.752 W/(m·K).     

稀土对泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的影响

研究了稀土对泡沫铝及泡沫铝合金泡沫化和压缩性能的影响,讨论了稀土加入量和泡沫铝及泡沫铝合金耐腐蚀性能的关系。结果表明：稀土对铝合金泡沫化无异常影响;在泡沫铝和泡沫铝合金中添加适量稀土元素,可以提高泡沫铝和泡沫铝合金的耐腐蚀性能;相同腐蚀介质中,孔隙率高的泡沫铝合金腐蚀更严重;稀土对泡沫铝及其合金的力学性能影响不大。     

铝铸造工器具表面涂层技术应用研究与开发

对耐铝液热腐蚀涂料进行了研究,主要包括钢铁耐铝液热腐蚀涂料的配方及性能优化,并对涂层各方面性能进行了测试。研究结果表明:按照氧化硅∶氧化铝∶氟化钙∶硼砂为5∶2∶1∶3、氧化钴和CMC的质数分数分别为0.5%和0.3%的配方制备的水性涂料,具有常温与高温强度高、与钢件表面附着牢固、抗热冲击性能优良、不粘铝液熔渣、涂覆简便易行等优点,可有效地防止高温铝液对铁质基体的腐蚀。     

接触强度和诱导槽对泡沫铝锥管耐撞性分析

针对汽车前纵梁耐撞部件吸能盒结构形式,研究了功能密度梯度泡沫铝填充铝合金锥管在低速冲击下的耐撞性模型优化。通过对泡沫铝填充锥管的轴向低速压溃仿真分析,获得仿真变形状态、载荷及比吸能量对位移的曲线,并对比分析仿真和实验数据,证明仿真模型的有效性。以泡沫铝内核与锥管的接触强度为研究对象,研究其对泡沫铝填充锥管吸能性能的影响。最后提出基于强粘结接触模型的含有诱导槽的功能密度梯度泡沫铝填充模型,并研究其耐撞性。研究表明,具有诱导槽的强粘结泡沫铝填充锥管在碰撞中的峰值载荷更低,载荷变化更平稳,比吸能更大,是一种在汽车制造工程应用中可以考虑的新型吸能结构。     

泡沫铝结构的吸能特性影响参数试验分析

闭孔泡沫铝是一种轻质吸能金属材料,在低密度下具有良好的比刚度和比强度、宽而平坦的屈服平台区、良好的抗冲击性和能量吸收特性。在进行了大量试验的基础上,研究了泡沫铝裸材及其填充薄壁管的吸能特性,验证了闭孔泡沫铝结构的各向同性,研究了泡沫铝的孔隙率、孔径等对其力学性能的影响。给出了泡沫铝及其填充结构吸能能力的评价指标,指出了泡沫铝与薄壁管在轴向压缩吸能中的相互作用效应,并得出填充结构能够提高承载能力43%、提高吸能能力87%的结论。     

泡沫铝夹芯结构的研究现状及发展方向

泡沫铝夹芯件是一种复合结构,由泡沫铝芯及外层的致密金属通过各种连接方式所组成,其形状各异且具有比单纯泡沫铝更加优异的性能。文中综述了国内外泡沫铝夹芯结构的性能特点,其中包括作者的相关部分研究成果,介绍了泡沫铝夹芯结构应用现状,讨论了它的制备方法并对其发展前景进行展望。     

泡沫铝机床工作台的性能研究

用ANSYS软件对相同结构尺寸的传统的铸铁材料机床工作台及泡沫铝机床工作台的模态、谐响应进行有限元分析，通过分析结果的比较，得出泡沫铝机床工作台具动态性能优于铸铁机床工作台的特点；对泡沫铝机床工作台的静态性能和轻质性能进行了分析。由此得出结论：泡沫铝材料可用于制造某些类型的机床工作台，达到提高机床的动态性能从而提高机床的加工质量．刀具和机床的使用寿命的目的。     

泡沫铝层合结构钢球磨煤机筒体研究

为了提高钢球磨煤机的工作性能和环保性,文中提出了将泡沫铝应用于钢球磨煤机筒体中,利用泡沫铝的减振降噪性能来提高钢球磨煤机的减振降噪性能。首先根据原有钢球磨煤机筒体结构初步设计了泡沫铝层合结构筒体,然后分析计算了筒体在正常运转情况下所受的载荷。利用ANSYS有限元分析软件对两种筒体进行了静、动态性能分析,得出了两种筒体的应力应变云图、前5阶模态振型图和其固有频率。最后将上述结果进行比较分析。结果表明,泡沫铝层合结构筒体具有更高的静、动态性能,从而可提高钢球磨煤机的减振降噪性能。     

钛合金加工机床

1钛合金及其在工业中的应用钛具有强度高、重量轻和优异的耐腐蚀性,解决了很多的工程难题。钛比钢的强度高30%以上,但重量轻近40%。钛比铝重一倍,但强度高60%。钛合金是以钛为基体加入铝、锰、铁、钼和其他金属的合金,以增加钛的强度和耐高温性能,分为α-钛合金、β-钛合金、αβ-钛合金和较新的钛铝合金,其中αβ-钛合金(Ti6Al4V)应用最为广泛。钛合金的高耐蚀性也是一种宝贵的特点,当暴露于大气中时,钛能形成抗拒许多腐蚀性物料的氧化膜。     

基于COMSOL的泡沫铝阻性消声器消声性能研究

基于Delany-Bazley-Miki多孔介质声学模型,运用COMSOL有限元软件计算了泡沫铝阻性消声器的传递损失,研究和分析了消声器内部穿孔管穿孔率、壁厚、孔径以及泡沫铝吸声材料厚度、流阻率、空气背衬等结构参数对其消声性能的影响。结果表明传递损失随结构参数的变化基本呈现周期性规律,其中穿孔管穿孔率较小时消声性能较差,泡沫铝材料厚度在不同频段时对其传递损失的影响不同。     

Bezier曲线优化Voronoi泡沫铝几何模型研究

闭孔泡沫铝材料因其轻质、比强度和比刚度高、抗冲击和吸能特性好等优点在汽车制造等领域应用广泛。然而,目前用于仿真计算的泡沫铝材料几何建模研究仍有不足,广泛使用的Voronoi模型无法模拟真实泡沫铝材料内部圆弧状的胞孔结构。在传统Voronoi模型基础上,建立具有周期性边界的二维Bezier曲线优化模型。通过引入填充度概念,并建立孔隙率关于填充度的一元幂函数方程,可以生成71%～93%指定孔隙率二维泡沫铝几何优化模型,能够还原真实泡沫铝内部结构。利用优化模型进行泡沫铝材料单轴压缩仿真计算,结果相较于传统Voronoi模型更接近试验值。分析优化模型仿真计算过程中随机剪切带的演化,从细观变形角度验证了优化模型的准确性。Bezier曲线优化模型的开发为泡沫铝材料高仿真几何建模研究提供了理论基础。     

复合结构泡沫铝隔声性能的研究

采用自制的试验装置对泡沫铝与实体铝复合结构的隔声性能作了研究。结果表明：泡沫铝与实体铝的复合结构在声频范围内均具有较好的隔声作用且对频率敏感，在500-1000Hz内隔声效果最佳，综合降噪率为40％；隔声效果受两者复合方式的影响不大，但随泡沫铝孔结构的不同而异；孔径为1．0mm、孔隙率为60％的泡沫铝试样，隔声效果最优，可在实体铝隔声的基础上再降噪16％-23％。     

球形孔泡沫纯铝的静态力学性能

在获得球形孔泡沫纯铝压缩应力-应变曲线基础上,研究了泡沫纯铝的压缩屈服强度、吸能能力.结果表明:球形孔泡沫纯铝与球形孔泡沫铝合金的压缩应力-应变曲线相似,分为三个部分:线弹性阶段、平台阶段和密实阶段;球形孔泡沫纯铝相对于球形孔泡沫铝合金是一种吸能能力更强、韧性更好的新材料;采用Gibson-Ashby模型来分析球形孔泡沫纯铝的压缩屈服强度,吻合良好.     

微弧氧化闭孔泡沫铝的准静态力学性能

采用微弧氧化法对闭孔泡沫铝进行了不同时间的微弧氧化处理,得到了具有不同厚度陶瓷膜的闭孔泡沫铝,研究了微弧氧化对泡沫铝压缩、弯曲性能的影响。结果表明:不同时间的微弧氧化处理对泡沫铝的准静态压缩性能没有明显的影响,但对其弯曲性能有显著的改善;陶瓷膜厚约为7.4μm时,泡沫铝的抗弯强度最大,为3.554MPa。